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氧化锆基电解质Sc2O3-ZrO2(ScSZ)是目前性能最好的中温SOFC电解质材料之一。寻找合适的合成方法以同时满足ScSZ纳米粉体的高性能和低成本制备，对制备出性能出色的ScSZ电池，推动中温SOFC的发展具有重要意义。本文分别采用共沉淀方法以及一种新颖的固液复合方法制备了ScSZ纳米粉体，探讨了共沉淀方法中影响烧结体致密度的各种因素，探索了固液复合方法的实验条件和粉体合成机理，并对比了两种方法制备得到的粉体性能。
此外，本文还分别用1mol％的变价元素Fe、Co、Ni，二价元素Zn、Mg、Ca和三价元素Al，Ga，Y，Dy，Gd三组元素对ScSZ中的Sc元素进行了初步替代研究。所有三价元素掺杂组份和10SclFeSZ的烧结体表现为立方结构，烧结体中立方结构的稳定可能和组份中氧空位浓度和掺杂元素化学价有关;变价元素组和三价元素组替代的烧结体致密度良好，二价元素组的烧结体微观形貌较差;在氧空位浓度一定的条件下，电导率的性能主要和掺杂离子半径引起的应变能有关;三价元素组中10SclAlSZ和10SclDySZ电性能较好，在800℃下10SclAlSZ可达到0.099S/cm，10SclDySZ为0.096S/cm。
本文还对(Yb2O3)x-(Sc2O3)(0.11-x)-(ZrO2)0.89(x=0-0.11)体系进行了系统研究。Yb2O3的加入使立方结构在室温下稳定，随着Yb2O3替代含量的增加晶格参数呈线性增长。随着Yb2O3替代含量的增加，在高温下离子电导率逐渐下降，而在500℃-600℃时电导率呈先增长后下降的趋势，其中x=0.03时的组份电导率最高，在650℃达到了0.015S/cm。